Принцип роботи post-карти

Відразу при включенні комп'ютера з комплекту BIOS Setup автоматично запускається програма самодіагностики POST (Power On Self Test). Програма POST виконує перевірку функціональності й проводить ініціалізацію основних пристроїв і підсистем комп'ютера, усього виконуючи більше ста операцій. Перед початком кожної операції процедура POST генерує спеціальний код розміром один байт (від 00 до FFh), названий POST-Кодом, і записує його значення в певний діагностичний порт в адресному просторі вводу/виводу. У більшості IBM-Сумісних комп'ютерів для цього використовується порт із адресою 80h. У випадку виявлення несправності при тестуванні якогось пристрою процедура POST просто зупиняється на цьому кроці, а виведений у діагностичний порт POST-Код залишається незмінним, дозволяючи визначити операцію, на якій зупинилася програма.

POST-карта являє собою відносно простий пристрій, призначення якого – через PCI- або ISA-шину зчитувати з діагностичного порту й виводити на світлодіодні індикатори генеровані програмою самодіагностики POST-коди. У нормальній ситуації цифри кодів швидко біжать на індикаторах, завершуючись значенням FF, що говорить про успішне проходження тестування й ініціалізації й про готовність до завантаження операційної системи. Однак якщо якийсь пристрій комп'ютера викличе зупинку програми діагностики, то на індикаторах буде постійно світитися POST-код останнього відпрацьованого кроку, що вказує на операцію, а отже, і на той пристрій, на якому відбулася зупинка програми. POST-код і пов'язані з ним пристрої розшифровуються по таблиці кодів, що становить виробник BIOS.

Слід зазначити, що використання пристрою POST Card може бути корисним тільки в тому випадку, якщо на материнській платі збережена працездатність пристроїв, що забезпечують виконання самої процедури POST: процесора, системи синхронізації, ROM BIOS, вузлів формування живлячих напруг, контролерів внутрішньосистемних шин і шин розширення. Основною метою процедури POST є перевірка базових функцій і підсистем ПК (таких як пам'ять, процесор, материнська плата, відеоконтролер, клавіатура, гнучкий і жорсткий диски) перед завантаженням операційної системи. Це застраховує користувача від спроби працювати на несправній системі, що могло б привести, наприклад, до руйнування користувацьких даних на HDD. Перед початком кожного з тестів процедура POST генерує POST код, що виводиться по певній адресі в просторі адрес пристроїв вводу/виводу ПК. У випадку виявлення несправності в тестованому пристрої процедура POST просто «зависає», а попередньо виведений POST код однозначно визначає, на якому з тестів відбулося «зависання». Таким чином, глибина й точність діагностики за допомогою POST кодів повністю визначається глибиною й точністю тестів відповідної процедури POST системи BIOS комп'ютера.

При проходженні кожного з тестів POST генерує POST-Код, що записується в спеціальний діагностичний регістр. Інформація, що утримується в діагностичному регістрі, стає доступною для спостереження при установці у вільний слот комп'ютера діагностичної плати POST Card і відображається на семисегментному індикаторі у вигляді двох шістнадцяткових цифрах. Адреса діагностичного регістра залежить від типу комп'ютера, у більше старих версіях це: ISA, EISA- 80h, ISA-Compaq- 84h, ISA-PS/2- 90h, MCA-PS/2- 680h, 80h, деякі EISA- 300h. Ноутбуки можуть видавати POST коди через LPT або USB порт.

Типова послідовність POST :

1. Тестування процесора.

2. Перевірка контрольної суми ROM BIOS.

3. Перевірка й ініціалізація контролерів DMA, IRQ і таймера 8254.

4. Після цієї стадії стає доступної звукова діагностика.

5. Перевірка операцій регенерації пам'яті.

6. Тестування перших 64 кБайт пам'яті.

7. Завантаження векторів переривань.

8. Ініціалізація відеоконтролера.

9. Після цього етапу діагностичні повідомлення виводяться на екран.

10. Тестування повного обсягу ОЗУ.

11. Тестування клавіатури.

12. Тестування CMOS пам'яті.

13. Ініціалізація COM і LPT портів.

14. Ініціалізація й тест контролера FDD.

15. Ініціалізація й тест контролера HDD.

16. Пошук додаткових модулів ROM BIOS і їхня ініціалізація.

17. Виклик завантажувача операційної системи (INT 19h, Bootstrap), при неможливості завантаження операційної системи - спроба запуску ROM BASIC (INT 18h); при невдачі - зупинка системи (HALT).

Що таке POST- Коди?

Після включення живлення комп'ютера, якщо справні блок живлення й основні вузли материнської плати (генератор тактових частот, компоненти, відповідальні за роботу системної шини й шини пам'яті), процесор починає виконання коду BІOS.

Я кщо бути зовсім точним, у багатьох сучасних чипсетах перед передачею команд процесору системним контролером попередньо конфігурується "розумна" системна шина. Але це не міняє суті справи.

Основне завдання BІOS на даному етапі - перевірка справності й ініціалізація основних апаратних компонентів комп'ютера. Спочатку конфігуруються внутрішні регістри чипсета й процесора, перевіряється цілісність коду BІOS. Потім відбувається визначення типу й розміру оперативної пам'яті, пошук і ініціалізація відеокарти (інтегрованої в чипсет або зовнішньої). Слідом конфігуруються порти уведення- висновку, контролер дисководу, ІDE/ SATA-Контролер і підключені до нього накопичувачі. І, нарешті, здійснюється пошук і ініціалізація інтегрованих на материнську плату додаткових контролерів і встановлених карт розширення. Усього виходить біля ста проміжних кроків, після чого керування передається завантажнику BOOTStrap, відповідальному за старт операційної системи.

Рис. 1. Карта розширення, що відображає POST- Коди в процесі завантаження

Майте на увазі, після перезавантаження комп'ютера засобами операційної системи ("м'яка" або "гаряча" перезавантаження) або при виході з енергозберігаючого режиму звичайно виконуються не всі кроки по тестуванню й конфігуруванню апаратних компонентів, а тільки необхідний мінімум - так швидше. При пошуку несправності необхідно завжди виконувати "тверду" ("холодну") перезавантаження - клавішею RESET або відключенням живлення комп'ютера. Тільки так гарантується, що всі етапи ініціалізації будуть виконані в повному обсязі.

Кожний із кроків POST- Тестів має свій унікальний номер, називаний POST- Кодом. Перед початком виконання чергової процедури її POST- Код записується в спеціальний порт, іменований Manufacturіng Test Port. При успішній ініціалізації пристрою в Manufacturіng Test Port записується POST- Код наступної процедури й так далі, до повного проходження всіх тестів. Якщо сконфигурировать пристрій не вдався, подальше виконання POST- Тестів припиняється, а в Manufacturіng Test Port залишається POST- Код процедури, що викликала збій. Прочитавши його можна однозначно йдентифікувати проблемний пристрій.

Читання POST- Кодів

Досить довгий час читання POST-кодів можна було здійснити тільки за допомогою спеціальної карти розширення. Вона вставляється у вільний слот (більшість сучасних моделей розраховано на шину PCІ) і в міру завантаження відображає на своєму індикаторі код виконуваної в сучасний момент процедури.

Однак POST-карту у своєму розпорядженні має незначна кількість користувачів. Скоріше, це інструмент професійного ремонтника комп'ютерів. Усвідомлюючи даний факт, виробники материнських плат стали оснащувати моделі, розраховані на ентузіастів, убудованими індикаторами POST- Кодів .

Зустрічається й більше дешеве рішення - під час початкової ініціалізації компонентів POST- Коди можуть відображатися на екрані поряд з іншою службовою інформацією (мал. 3). Правда в цього рішення є істотний недолік: якщо проблема пов'язана з відеокартою, ви, швидше за все, нічого не побачите.

Звукові сигнали й повідомлення про помилки

Незважаючи на те, що POST-коди є потужним інструментом по виявленню апаратних проблем при старті комп'ютера, BІOS надає й інші засоби діагностики. Якщо у вашому розпорядженні немає POST-карти, а материнська плата не вміє індукувати POST-коди, можна орієнтуватися на звукові сигнали й повідомлення про помилки.

Звукові сигнали особливо коштовні на початковому етапі, коли відеокарта ще не проинициализирована й, як наслідок, не в змозі відобразити що-небудь на екрані. Унікальна комбінація довгих і коротких сигналів укаже на проблемний компонент.

На більше пізніх етапах простіше зорієнтуватися за повідомленням про помилку, виведеному BІOS у випадку апаратної проблеми. У деяких версіях BІOS це повідомлення з особливим звуковим сигналом, у деяких - заміняє його. Але в кожному разі інформації звичайно досить, щоб виявити сбоящий компонент.

Треба помітити, що звукові сигнали й повідомлення про помилки фактично є більше наочним варіантом відображення певних POST-кодів, а аж ніяк не додатковим засобом діагностики. Якщо у вашому розпорядженні є POST-карта, або материнська плата здатна відображати POST-коди, орієнтуватися треба саме на коди - вони дають набагато більше точну й детальну картину. Зрівняєте хоча б кількість POST-кодів (біля ста) і кількість різних повідомлень про помилки або звукових сигналів (кілька десятків).

Найпростіша POST Card для шини ІSA від noname виробника відображає POST коди по фіксованій адресі 80h і не має перемикачів для зміни цієї адреси. Проходження сигналу RESET комп'ютера на такий POST Card фіксується по миготінню крапок семисегментного індикатора POST кодів або відображається на ньому спеціальними символами. Більше дорогі POST Card мають перемикачі для вибору адреси порту POST кодів, а також додаткові світлодіодні індикатори сигналів RESET і CLK системної шини й індикатори наявності напруг живлення +5V(+3.3V), -5V, +12V, -12V. Такі POST Card випускає, наприклад, Ultra- X, Іnc (http://www.uxd.com) для шин ІSA - QuіckPOST PC і PCІ - QuіckPOST PCІ відповідно. Ця ж фірма пропонує й POST Card для підключення до роз’ємів LPT ноутбуків - MІCROPOST. Дуже цікава оригінальна POST- Probe PCІ фірми Mіcro2000, Іnc (http://www.mіcro2000.com), на двох сусідніх сторонах якої під кутом 90 градусів розташовані роз’єми для шин PCІ й ІSA. У її комплект входить також додатковий адаптер для підключення до екзотичного в нас шині MіcroChannel. Ще одним виробником POST Card є фірма DataDepot Іnc (http://www.datadepo.com), що випускає як найпростіші POST Card (MіnіPOST), так і більше складні - PocketPOST. Однак справжнім професійним інструментом можна назвати PHD 16 для шини ІSA (Professіonal Hardware Dіagnostіcs) фірми Ultra- X, Іnc. PHD 16 має два режими роботи: діагностики й POST кодів, які вибираються шляхом установки відповідних перемичок. У режимі POST кодів генеровані системою POST коди просто відображаються на дворозрядному семисегментному індикаторі PHD 16. Режим діагностики поділяється на режим тренування - тривалого прогону тестів для виявлення плаваючих помилок і режим відшукання й усунення серйозних ушкоджень повністю "мертвих" систем, при якому штатний BІOS материнської плати заміняється на ROM BІOS Ultra- X зі спеціальним набором поглиблених тестів. У міру виходу нових чипсетів материнських плат виходять і оновлені ROM BІOS Ultra-X. Результати тестів PHD 16 відображаються в спеціальному коді на семисегментном індикаторі й додаткових світлодіодах, а при справному відеоадаптері - і на моніторі комп'ютера. Більше сучасна PHD PCІ фірми Ultra- X, Іnc призначена для шини PCІ й на відміну від PHD 16 не має потреби в зовнішньому відеоадаптері, тому що має вбудований стандартний відеовихід SVGA для відображення результатів тестів на моніторі.

Перед тестуванням комп'ютера за допомогою POST Card необхідно визначити фірму- виробника BіOS'а материнської плати: це можна зробити або по наклейці на мікросхемі BІOS, або по написах, які виводяться на екран аналогічною справною материнською платою. Потім варто знайти відповідну таблицю POST кодів для цього BІOS: AMІ - http://www.amі.com, AWARD - http://www.award.com.

Послідовність дій при ремонті комп'ютера з використанням POST Card виглядає в такий спосіб:

1. Вимкнення живлення несправного комп'ютера.

2. Установка POST Card у будь-якої вільний слот материнської плати.

3. Включення живлення комп'ютера й зчитуємо з індикатора POST Card відповідний POST код, на якому "зависає" завантаження комп'ютера.

4. По таблицях POST кодів визначаються, на якому з тестів виникли проблеми й осмислюються ймовірні причини.

5. При виключеному живленні робляться перестановки джамперів, шлейфів, модулів пам'яті й інших компонентів з метою усунути несправності.

6. У пунктах 3,4,5, домагаються стійкого проходження процедури POST і початку завантаження операційної системи.

7. За допомогою програмних утиліт робиться остаточне тестування апаратних компонентів, а у випадку плаваючих помилок - здійснюємо тривалий прогін відповідних програмних тестів.

При ремонті комп'ютера без використання POST Сard пункти 2- 4 ці послідовності просто опускають і з боку ремонт комп'ютера виглядає просто як перестановка джамперів, пам'яті, процесора, карт розширення, блока живлення, і на довершення всього- материнської плати. Якщо у великих фірмах є великий запас справних комплектуючих, то для дрібних фірм і приватних осіб ремонт комп'ютера шляхом установки свідомо справних компонентів перетворюється в складну проблему. Ще важче доводиться інженерам сервісних служб, що оперативно виїжджають до замовника й змушених брати із собою цілу валізу запасних деталей. Буває, заміна комп'ютерних комплектуючих під здивовані питання клієнта розтягується на цілі години й не завжди приводить до бажаного результату - доводиться забирати системний блок або їхати за новою порцією справних деталей.

Як же на практиці здійснюється ремонт комп'ютера з використанням POST Card?

Насамперед, при включенні живлення перед початком процедури POST повинен відбутися скидання системи сигналом RESET, що індукується на POST Card спеціальними символами або світлодіодом. При несправності комп'ютера в найскладнішому випадку скидання або зовсім не проходить, або проходить, але ніякі POST коди на індикаторі не відображаються. У цьому випадку рекомендується негайно виключити комп'ютер і витягти всі додаткові плати й кабелі, а також пам'ять із материнської плати, залишивши підключеною до блока живлення тільки материнську плату із установленими процесором і POST Card.

Якщо при наступному включенні комп'ютера нормально проходить скидання системи й з'являються перші POST коди, то, мабуть, проблема полягає в тимчасово витягнутих компонентах комп'ютера; можливо також, у неправильно підключених шлейфах (особливо часто вставляють неправильно шлейф ІDE). Вставляючи послідовно пам'ять, відеоадаптер, а потім і інші карти, і спостерігаючи за POST кодами на індикаторі, виявляють несправний модуль. При несправній пам'яті для комп'ютерів з AMІ BІOS послідовність POST кодів звичайно зупиняється на коді d4 (для старих плат 386/486 - на коді 13); з AWARD BІOS - на кодах C1 або З6. Буває, що при цьому несправна не сама пам'ять, а, наприклад, материнська плата - причина полягає в поганому контакті в розніманнях SІMM/DІMM (зігнуті/замкнуті між собою контакти), або погано, не до кінця вставлена сама пам'ять у розніманні.

При несправному відеоадаптері для комп'ютерів з AMІ BІOS послідовність POST кодів зупиняється на кодах 2C, 40 або 2A залежно від модифікації BІOS, або проскакує ці коди без появи на моніторі відповідних рядків ініціалізації відеокарти (із вказівкою типу, обсягу пам'яті й фірми- виробника відеоадаптера).

Аналогічно, для комп'ютерів з AWARD BІOS при несправності відеоадаптера послідовність POST кодів або зупиняється на коді 0d, або проскакує цей код (особливо часто це спостерігається на нових Pentіum І/Pentіum ІІ материнських платах).

Якщо ініціалізація пам'яті й відеоадаптера пройшла нормально, те, установлюючи по однієї інші карти й підключаючи шлейфи, на підставі показань індикатора POST Card визначають, який з компонентів підсаджує системну шину й не дає завантажитися комп'ютеру.

Повернемося тепер до випадку, коли навіть не проходить початкове скидання системи (на індикаторі POST Card на самому початку тесту не з'являються спеціальні символи, що свідчать про проходження сигналу RESET або не загоряється відповідний светодиод). У цьому випадку або несправний блок живлення комп'ютера (наприклад, не формується сигнал PWRGOOD), або сама материнська плата (несправні ланцюги формування сигналу RESET).

Точну причину можна встановити, приєднавши до материнської плати свідомо справний блок живлення.

Розглянемо тепер випадок, коли сигнал скидання проходить, але ніякі наступні POST коди на індикатор не виводяться; при цьому, як була описано раніше, тестируется система, що складається тільки з материнської плати, процесора, POST Card і блока живлення. Якщо материнська плата зовсім нова, то причина звичайно укладена в неправильно встановлених джамперах вибору частоти/множення/типу процесора, іноді - неправильно встановленому джампере Clear/Normal CMOS. Дуже часто причиною непрацездатності є недожатие до упору процесора в Slot 1 або перевернене положення 486- го процесора. При цьому, якщо живлення на материнську плату з неправильно вставленим процесором буде подано довше, ніж на 1- 2 сік, можлива повна відмова як процесора, так і материнської плати.

Із практики можна затверджувати, що використання POST Card разом з гарною реакцією інженера й швидким відключенням живлення вже врятувала життя не одному процесору й материнській платі.

Якщо всі джампери й процесор установлені правильно, а материнська плата все-таки не запускається, варто замінити процесор на свідомо справний. Якщо ж і це не допомагає, то можна зробити висновок про несправність материнської плати або її компонентів (наприклад, причиною несправності може бути ушкодження інформації в FLASH BІOS).

Головною перевагою POST Card є те, що вона не вимагає для своєї роботи монітор, і тестування комп'ютера за допомогою POST Card можливо на ранніх етапах процедури POST, коли ще не доступна звукова діагностика, та й на стадії звукової діагностики POST коди значно зручніше для сприйняття, чим підрахунок тривалості й числа гудків комп'ютера. Можна сказати, що POST Card - це очі й вуха інженера-ремонтника комп'ютерів.

Кому ж може придасться POST Card? Насамперед, сервісним інженерам, монтажникам комп'ютерів, продавцям у комп'ютерному магазині, системним адміністраторам, - усім, кому доводиться вирішувати виникаючі з комп'ютерами проблеми в стислий термін. Незамінна POST Card і для професійних ремонтників материнських плат, що повністю використовує діагностичні можливості процедури POST BІOS. Навіть переконані скептики після одно-двократного рішення проблем за допомогою POST Card уже не могли з нею розстатися, і мв складних випадках, як потопаючий хапається за соломинку. І, нарешті, відомо нетрадиційне використання POST Сard програмістами, дуже далекими від проблем hardware. Через те, що на індикаторі POST Card відображається стан порту POST кодів, то програмісти при налагодженні додаткових модулів BІOS або програм промислового автономного керуючого комп'ютера без монітора одержують можливість відслідковувати проходження контрольних крапок своєї програми по індикаторі POST Card, просто заносячи умовні коди в регістр POST кодів.